电磁声无损检测技术 ppt课件
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《无损检测基础知识介绍》PPT模板课件
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0.001 mSv
对人体健康不至 构成显著的影响
3.6射线安全实例： （1）：2010年发布《职业健康检查中摄胸片取代胸透的探讨》病人病人接受一 次胸部透视和摄胸片检查所受的X射线有效剂量当量分别为0.179mSv、0.015mSv。 （2）：SCT-4800CT扫描机,扫描电压120kV,轴扫电流最小50mA四档,扫描时间分最 短215。 常用工业射线机拍8～10mm的钢板，管电压为120kV,管电流为3mA。 （3）：X安检仪管电流:0.4～1.2mA，管电压:100～160 kV，地铁乘客每年因地铁 安检接受的泄露辐射剂量也不大于0.01mSv。 （射线人员接受辐射剂量限值是公众的10倍，公众一般不会受到过量射线伤害， 日常过安检时不要着急拿行李把手伸到安检仪里，夜间尽量不要在在建钢结构或 锅炉管道企业以及船厂和冶金企业附近长时间逗留，防止其正在射线探伤作业） 3.7射线业务注意事项： （1）:首先需要了解检测标准和验收标准，注意很多标准检测标准和验收标准是 在一个标准里，有些验收标准不分质量等级，直接是符合和不符合。 （2）:其次要了解产品制造工艺、规格、材质，只有了解这些才能选择适合的标 准，选择合适的探伤工艺，正确评定缺陷性质。 （3）:如果现场检测的话一般安排在夜间，周围必须没有人，脚手架等必须有。 （4）:射线检测的成本高，操作风险大，底片合格率难以保证，所以少量现场拍 片最好按天计费。
2.7超声业务注意事项： （1）:首先需要了解检测标准和验收标准，注意很多标准检测标准和验收标准是 在一个标准里，有些验收标准不分质量等级，直接是符合和不符合。 （2）:其次要了解产品制造工艺、规格、材质，只有了解这些才能选择适合的标 准，选择合适的探伤工艺，正确评定缺陷性质。 （3）:检测产品前可能要加工对比试块，制作对比试块前要有工件的图纸或具体 规格，所以预估工期时要考虑加工试块的时间。 （4）:很多常规检测不需要对比试块，如厚钢板、直径大的棒料等。
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对人体健康不至 构成显著的影响
3.6射线安全实例： （1）：2010年发布《职业健康检查中摄胸片取代胸透的探讨》病人病人接受一 次胸部透视和摄胸片检查所受的X射线有效剂量当量分别为0.179mSv、0.015mSv。 （2）：SCT-4800CT扫描机,扫描电压120kV,轴扫电流最小50mA四档,扫描时间分最 短215。 常用工业射线机拍8～10mm的钢板，管电压为120kV,管电流为3mA。 （3）：X安检仪管电流:0.4～1.2mA，管电压:100～160 kV，地铁乘客每年因地铁 安检接受的泄露辐射剂量也不大于0.01mSv。 （射线人员接受辐射剂量限值是公众的10倍，公众一般不会受到过量射线伤害， 日常过安检时不要着急拿行李把手伸到安检仪里，夜间尽量不要在在建钢结构或 锅炉管道企业以及船厂和冶金企业附近长时间逗留，防止其正在射线探伤作业） 3.7射线业务注意事项： （1）:首先需要了解检测标准和验收标准，注意很多标准检测标准和验收标准是 在一个标准里，有些验收标准不分质量等级，直接是符合和不符合。 （2）:其次要了解产品制造工艺、规格、材质，只有了解这些才能选择适合的标 准，选择合适的探伤工艺，正确评定缺陷性质。 （3）:如果现场检测的话一般安排在夜间，周围必须没有人，脚手架等必须有。 （4）:射线检测的成本高，操作风险大，底片合格率难以保证，所以少量现场拍 片最好按天计费。
2.7超声业务注意事项： （1）:首先需要了解检测标准和验收标准，注意很多标准检测标准和验收标准是 在一个标准里，有些验收标准不分质量等级，直接是符合和不符合。 （2）:其次要了解产品制造工艺、规格、材质，只有了解这些才能选择适合的标 准，选择合适的探伤工艺，正确评定缺陷性质。 （3）:检测产品前可能要加工对比试块，制作对比试块前要有工件的图纸或具体 规格，所以预估工期时要考虑加工试块的时间。 （4）:很多常规检测不需要对比试块，如厚钢板、直径大的棒料等。
《无损检测技术培训》课件
磁粉检测技术
磁粉检测是无损检测中用于检测表面和近表面缺陷的一种方法。它通过在被 检材料表面施加磁场，然后在表面撒布磁粉，并观察是否出现磁粉聚集，从 而检测材料的缺陷。
结论
无损检测技术是现代工程领域中不可或缺的一项技术。它可以帮助我们提高 产品和设备的质量和可靠性，确保工作场所的安全，减少损失和事故的发生。 通过不断学习和应用无损检测技术，我们可以为社会的发展和进步做出贡献。
《无损检测技术培训》 PPT课件
欢迎参加《无损检测技术培训》课程。本课程将为您介绍无损检测的基本概 念、流程和常用仪器。我们致力于提供互动式学习体验，帮助您掌握这项重 要的检验技术。
检验技术概述
什么是无损检测？
无损检测是一种通过非破坏性手段，检测材料、构件、装备是否存在表面或内部缺陷的技术。
为什么需要无损检测？Fra bibliotekX射线检测技术
X射线检测是无损检测中常用的一种方法。它可以穿透材料，检测材料内部的 缺陷，如裂纹、孔洞等。X射线检测提供了高分辨率的图像，帮助工程师准确 评估材料的质量和可靠性。
超声波检测技术
超声波检测是无损检测中非常常用的一种方法。它通过发送超声波脉冲进入材料，根据接收到的信号来 检测和评估材料的内部缺陷。超声波检测具有高精度和高灵敏度，可用于检测各种不同材料的缺陷。
无损检测可以帮助预防事故和意外发生，提高产品和设备的可靠性、安全性和效率。
无损检测的应用领域
无损检测广泛应用于航空航天、能源、交通运输、制造业等领域，确保产品和设备的质量和 可靠性。
检验流程及标准
1
准备工作
确定检验对象、选择合适的方法和仪器，并进行必要的准备工作。
2
实施检验
根据检验标准和程序，使用适当的技术和设备进行检验。
《智能检测技术》教学课件-第4章-2声发射无损检测技术
声发射检测原理
Principle of Acoustic Emission
声发射源
弹
性
波 的
材料表面
传
引起表面位移
播
换能器
将材料的机械振动转换 为电信号，然后再被放大、 处理和记录。
Acoustic emissions working frequency ranges under 1 kHz, and have been reported at frequencies up to 100 MHz, but most of the released energy is within the 1 kHz to 1 MHz range.
声发射检测的基本原理：
声发射源
材料中传播
分析研究
传感器耦合
数据显示
信号处理
声发射采集
传感器 前置放大器
声发射传感器—原理
某些晶体受力产生变形时，其表面出现电荷，而又在电 场的作用下，晶片发生弹性变形，这种现象称为压电效应。
常用声发射传感器的工作原理，基于晶体元件的压电效 应，将声发射波引起的被检件表面振动转换为电压信号， 送入信号处理器，完成信号处理过程。
声发射传感器—标定
主要内容
➢术语与定义
➢技术要求 ➢试验方法 ➢常见问答
术语与定义
灵敏度：传感器对外部信号完成机械能(或电能)转变为电能 (或机械能)的能力，用振动粒子对单位速度的输出电压表示 ，0dB=1V/m/s 。
谐振频率：传感器对外部信号发生共振现象时的信号频率 。传感器对该点频率最灵敏。
声发射传感器—选择
传感器应根据被检测声发射信号来确定。首先了解被检测对 象声发射的频率范围和幅度范围，然后选择对有效声发射信号 灵敏的传感器。
《无损检测综合知识》课件
涡流检测技术
要点一
总结词
利用交变磁场在导体中产生的涡流来检测导体材料内部或 表面缺陷的方法
要点二
详细描述
涡流检测技术利用交变磁场在导体中产生涡流的特性，通 过测量涡流的强度、相位、阻抗等参数，来检测导体材料 内部或表面缺陷。该技术广泛应用于金属材料的快速无损 检测。
声发射检测技术
总结词
利用物体内部结构或缺陷在受力时产 生的声波信号来检测结构完整性或缺 陷的方法
概述
行业无损检测标准与规范是由各个行业协会或组织制定的，旨在 规范特定行业的无损检测技术和应用。
内容
包括适用于特定行业的无损检测方法、技术要求、操作规程、检测 设备、人员资质等方面的标准与规范。
意义
为特定行业的无损检测提供指导和依据，促进特定行业内的技术交 流和应用。
05
无损检测案例分析
航空工业无损检测案例分析
超声检测技术
总结词
利用超声波在物质中的传播特性来检测物质内部结构或表面缺陷的方法
详细描述
超声检测技术利用高频声波在物质中的传播特性，通过接收和分析反射回来的声波信号，来检测物质 内部结构或表面缺陷。该技术广泛应用于金属、非金属、复合材料等多种材料的检测。
射线检测技术
总结词
利用射线透过被检测物体后的强度衰减 特性来检测内部结构或缺陷的方法
国家无损检测标准与规范
01
概述
国家无损检测标准与规范是由各 个国家的相关机构制定的，旨在 规范本国的无损检测行业。
02
03
内容
意义
包括本国的无损检测方法、技术 要求、操作规程、检测设备、人 员资质等方面的标准与规范。
为本国的无损检测行业提供指导 和依据，保障本国的工业产品质 量和安全。
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测厚 A型脉冲探伤 斜入射探射 TOFD检测 相控阵检测 板波检测 管道导波检测
由于EMAT自身的特点具有 优势的应用场合，如：
隔防锈漆层进行测量
管、板自动化在线检测
高温检测 宜于产生约10º~80º的
SV斜入射声束，特别 适用于奥氏体焊缝等粗 晶材料检测 采用单一S0或SH0模态 的板或管检测
目前存在的主要问题 转换效率相比压电较低
• 需要宽带、大功率、线性的激励电路 • 需要大增益、高信噪比的采集电路 • 需要对传感器的激励、接收性能做大量优化设计 理论尚不完备 • 是一个多场耦合的问题 • 对详细作用机制认识尚不完全
概述——6.可执行的检测
对于导体材料，几乎所有 采用压电传感器执行的超声 检测，均可采用EMAT传感 器作为执行传感器。如：
北京钢铁研究院探伤组.电磁声探伤实 验. 物理学报 (1977).
Cornell University
J. R. Houck, et al, "Ultrasonic Transducer", Patent 3,460,063, Aug. 9, 1969. J. R. Houck et al, "NDT of Conductive Objects" Patent 3,583,213, June 8, 1971.
内容提纲
1 概述 2 研究与挑战 3 理论模型与求解 4 仪器系统及传感器 5 典型工业应用与前景 6 目前开展的研究
理论模型与求解——1.理论模型
多场耦合模型
磁铁 线圈
声场
激励过程
固置磁场
边界条件 体力
1 、由线圈及固置磁场求解材料内 部的电磁场
Maxwell方程 H D J （安培定律）
Motor
Generato r
磁铁
固置磁场 线圈 涡流
加载瞬态交变信号 电磁场
洛仑兹力
磁化力（铁磁性） 磁致伸缩力（铁磁性）
概述——3.可产生的超声波模式
Angle beam shear wave Surface Wave
Lamb Wave ( especially suitable for symmetric mode )
GB 20935.1-2007-T 金属材料电磁超声检验 方法 第1部分：电磁超声换能器指南 GBT 20935.2-2009 金属材料电磁超声检验 方法 第2部分：利用电磁超声换能器技术进 行超声检测的方法
GB 20935.3-2009-T 金属材料电磁超声检验 方法 第3部分：利用电磁超声换能器技术进 行超声表面检测的方法
t
E B （法拉弟定律）
t
欧姆定律 J E
本构关系 B 0H M
2 、由电磁场求解材料内部的体力
洛仑兹力 磁力
f L Je B0 f M *(M H)
磁致伸缩力 f S
铁磁性 材料
理论模型与求解——1.理论模型
3 、由体力求解产生的声场
接收过程
SH guided Wave
Guided Wave in pipe or rods
概述——4.主要优点
可产生独特的波模式
压电传感器需斜入射 经波型转换后形成SV 波； EMAT无需波型转换， 可在结构中直接产生 横波（SV/SH）。
压电传感器需斜入射 产生Lamb波，难产生 对称模态，难产生单 一模态； EMAT特别容易产生单 一对称模态Lamb波。
概述——1.电磁声检测
电磁声？电磁超声？电磁导波？ 电磁超声传感器（EMAT, Electromagnetic
Acoustic Transducer）是一种通过将电磁能转 化为超声波的换能器。
它是一种与压电传感器并列的超声波激励 接收换能器。
概述——1.电磁声检测
概述——2.基Βιβλιοθήκη 原理激励过程 接收过程内容提纲
1 概述 2 研究与挑战 3 理论模型与求解 4 仪器系统及传感器 5 典型工业应用与前景 6 目前开展的研究
研究与挑战——1.研究
关于EMAT应用于无 损检测的最早文献
关于EMAT应用于超声 无损检测的最早的专利
R. H. Randall, F. C. Rose and C. Zener, Physical Review, 56, p. 343, (1939).
概述——4.主要优点
EMAT检测无需耦合剂
指标
压电传感器
重复测量稳定性 阵列检测时传感器一致性 非接触式测量
检测时打磨材料表面 高温检测
一般
难易保证
无法（空气耦合探头 除外） 需要
难（常规探头小于 60ºC，高温探头一
般小于300ºC）
EMAT 好
很好保证 可以
无需 可大于 300ºC
概述——5.存在问题
研究与挑战——1.研究
关于EMAT的早期应用
火
管
车
道
钢
猪
轨
检
测
无
缝
钢
钢 管 检 测
板 生 产 线
研究与挑战——1.研究
EMAT研究SCI论文时间分布（1976-2012）
主 要 研 究 内 容
1 多场耦合模型及 电磁声作用机理
2 系统方程的有限 元及解析求解
3 仪器系统的设计 与开发
4 传感器的设计与 开发
5 测量系统的电学 模型
6 激励接收性能的 优化
7 检测影响因素分析
8 应用研究
研究与挑战——2.挑战
提高EMAT的转换效率
• 激励、接收性能优化 • 大功率激励电路的实现 • 大增益高信噪比的前置放大器
理论模型的完备
• 更多材料作用机理的认识 • 多场耦合模型的完整求解
工业应用与推广
• 检测标准化 • 检测的适用性设计
2ui t 2
ij
x j
fi
1 、由固体中的弹性波在固定磁场中产生产生电磁场
J
(E
u t
B0
)
对于铁磁性材料，考虑逆磁致伸缩效应。
2 、振动表面边界条件 求解出空气中的电磁场
n0
(EV
E)
u3 t
(BV0
B0)
电磁声无损检测技术
Electromagnetic Acoustic Non-destructive Testing
1
内容提纲
1 概述 2 研究与挑战 3 理论模型与求解 4 仪器系统及传感器 5 典型工业应用与前景 6 目前开展的研究
内容提纲
1 概述 2 研究与挑战 3 理论模型与求解 4 仪器系统及传感器 5 典型工业应用与前景 6 目前开展的研究
由于EMAT自身的特点具有 优势的应用场合，如：
隔防锈漆层进行测量
管、板自动化在线检测
高温检测 宜于产生约10º~80º的
SV斜入射声束，特别 适用于奥氏体焊缝等粗 晶材料检测 采用单一S0或SH0模态 的板或管检测
目前存在的主要问题 转换效率相比压电较低
• 需要宽带、大功率、线性的激励电路 • 需要大增益、高信噪比的采集电路 • 需要对传感器的激励、接收性能做大量优化设计 理论尚不完备 • 是一个多场耦合的问题 • 对详细作用机制认识尚不完全
概述——6.可执行的检测
对于导体材料，几乎所有 采用压电传感器执行的超声 检测，均可采用EMAT传感 器作为执行传感器。如：
北京钢铁研究院探伤组.电磁声探伤实 验. 物理学报 (1977).
Cornell University
J. R. Houck, et al, "Ultrasonic Transducer", Patent 3,460,063, Aug. 9, 1969. J. R. Houck et al, "NDT of Conductive Objects" Patent 3,583,213, June 8, 1971.
内容提纲
1 概述 2 研究与挑战 3 理论模型与求解 4 仪器系统及传感器 5 典型工业应用与前景 6 目前开展的研究
理论模型与求解——1.理论模型
多场耦合模型
磁铁 线圈
声场
激励过程
固置磁场
边界条件 体力
1 、由线圈及固置磁场求解材料内 部的电磁场
Maxwell方程 H D J （安培定律）
Motor
Generato r
磁铁
固置磁场 线圈 涡流
加载瞬态交变信号 电磁场
洛仑兹力
磁化力（铁磁性） 磁致伸缩力（铁磁性）
概述——3.可产生的超声波模式
Angle beam shear wave Surface Wave
Lamb Wave ( especially suitable for symmetric mode )
GB 20935.1-2007-T 金属材料电磁超声检验 方法 第1部分：电磁超声换能器指南 GBT 20935.2-2009 金属材料电磁超声检验 方法 第2部分：利用电磁超声换能器技术进 行超声检测的方法
GB 20935.3-2009-T 金属材料电磁超声检验 方法 第3部分：利用电磁超声换能器技术进 行超声表面检测的方法
t
E B （法拉弟定律）
t
欧姆定律 J E
本构关系 B 0H M
2 、由电磁场求解材料内部的体力
洛仑兹力 磁力
f L Je B0 f M *(M H)
磁致伸缩力 f S
铁磁性 材料
理论模型与求解——1.理论模型
3 、由体力求解产生的声场
接收过程
SH guided Wave
Guided Wave in pipe or rods
概述——4.主要优点
可产生独特的波模式
压电传感器需斜入射 经波型转换后形成SV 波； EMAT无需波型转换， 可在结构中直接产生 横波（SV/SH）。
压电传感器需斜入射 产生Lamb波，难产生 对称模态，难产生单 一模态； EMAT特别容易产生单 一对称模态Lamb波。
概述——1.电磁声检测
电磁声？电磁超声？电磁导波？ 电磁超声传感器（EMAT, Electromagnetic
Acoustic Transducer）是一种通过将电磁能转 化为超声波的换能器。
它是一种与压电传感器并列的超声波激励 接收换能器。
概述——1.电磁声检测
概述——2.基Βιβλιοθήκη 原理激励过程 接收过程内容提纲
1 概述 2 研究与挑战 3 理论模型与求解 4 仪器系统及传感器 5 典型工业应用与前景 6 目前开展的研究
研究与挑战——1.研究
关于EMAT应用于无 损检测的最早文献
关于EMAT应用于超声 无损检测的最早的专利
R. H. Randall, F. C. Rose and C. Zener, Physical Review, 56, p. 343, (1939).
概述——4.主要优点
EMAT检测无需耦合剂
指标
压电传感器
重复测量稳定性 阵列检测时传感器一致性 非接触式测量
检测时打磨材料表面 高温检测
一般
难易保证
无法（空气耦合探头 除外） 需要
难（常规探头小于 60ºC，高温探头一
般小于300ºC）
EMAT 好
很好保证 可以
无需 可大于 300ºC
概述——5.存在问题
研究与挑战——1.研究
关于EMAT的早期应用
火
管
车
道
钢
猪
轨
检
测
无
缝
钢
钢 管 检 测
板 生 产 线
研究与挑战——1.研究
EMAT研究SCI论文时间分布（1976-2012）
主 要 研 究 内 容
1 多场耦合模型及 电磁声作用机理
2 系统方程的有限 元及解析求解
3 仪器系统的设计 与开发
4 传感器的设计与 开发
5 测量系统的电学 模型
6 激励接收性能的 优化
7 检测影响因素分析
8 应用研究
研究与挑战——2.挑战
提高EMAT的转换效率
• 激励、接收性能优化 • 大功率激励电路的实现 • 大增益高信噪比的前置放大器
理论模型的完备
• 更多材料作用机理的认识 • 多场耦合模型的完整求解
工业应用与推广
• 检测标准化 • 检测的适用性设计
2ui t 2
ij
x j
fi
1 、由固体中的弹性波在固定磁场中产生产生电磁场
J
(E
u t
B0
)
对于铁磁性材料，考虑逆磁致伸缩效应。
2 、振动表面边界条件 求解出空气中的电磁场
n0
(EV
E)
u3 t
(BV0
B0)
电磁声无损检测技术
Electromagnetic Acoustic Non-destructive Testing
1
内容提纲
1 概述 2 研究与挑战 3 理论模型与求解 4 仪器系统及传感器 5 典型工业应用与前景 6 目前开展的研究
内容提纲
1 概述 2 研究与挑战 3 理论模型与求解 4 仪器系统及传感器 5 典型工业应用与前景 6 目前开展的研究